相图和晶体学是研讨结构相变的规范东西，而获取原子水平的动力学信息被认为是必要的，但极具挑战性。氧化铝的η相到θ相的改变在块体中是单向的，）非确认性地产生，且在此进程中晶格取向的回忆丢掉。该改变的互变速率对电子剂量率不灵敏，而且该进程具有较小的活化吉布斯自由能。这种非确认性动力学应该是块体晶体高外表能区域晶体成核的要害特征。该研讨以题为“Nondeterministic dynamics in the η-to-θ phase transition of alumina nanoparticles”的论文宣布在《

  图1展现了α-Al(OH)3在微观和纳米标准上向氧化铝的相变进程。在微观标准上，α-Al(OH)3在加热进程中阅历一系列不可逆的一级相变，顺次改变为η相、θ相和终究的α相氧化铝，且在相变进程中保存了阴离子亚晶格的取向。但是，在纳米标准上，研讨者经过在α-Al(OH)3外表制备的纳米颗粒进行原位透射电子显微镜调查，发现η相到θ相的改变经过熔融态的遍历平衡非确认性地产生，且晶格取向的回忆丢掉。这一依据成果得出，纳米标准上的相变机制与微观标准显着不同，提醒了高外表能对纳米颗粒相变的主导作用，挑战了传统依据微观剖析的相变理论。

  图2展现了氧化铝纳米颗粒在298 K下从η相到θ相的相变进程。经过300帧/秒的高速成像技能，调查到纳米颗粒在相变进程中阅历了快速熔融和随后的缓慢再结晶两个进程。详细而言，η相的消失时刻极短（小于1毫秒），而从熔融态到θ相的再结晶进程则需要约100毫秒，标明再结晶进程是速率约束进程，且其速率远低于熔融进程。此外，经过二维快速傅里叶变换（2D FFT）剖析，发现相变前后纳米颗粒的晶格取向产生了随机化，与块体中晶格取向保存的现象天壤之别。这一依据成果得出，纳米标准上的相变经过熔融态的重构机制产生，而非直接从一个晶体平面改变为另一个特定平面，提醒了高外表能对纳米颗粒相变机制的主导作用。

  图3展现了氧化铝纳米颗粒在110 K下的结构动摇和相变行为。研讨者经过50帧/秒的长时刻原位成像调查到，纳米颗粒在η相和θ相之间随机切换，这种切换经过熔融态（ML）进行，表现出遍历平衡的特征。跟着纳米颗粒标准的逐步增大，相变频率逐步下降，并在纳米颗粒标准到达约7.88 nm²时中止相变，标明外表能的下降导致相变冻住。经过对单个纳米颗粒的长时刻统计剖析，发现η相和θ相的时刻份额（Th/Tq）在满足长的时刻标准上趋于安稳，契合统计力学中的遍历性原理。这一依据成果得出，在低温下，纳米颗粒的相变动力学由高外表能驱动，且具有随机性和非确认性，与块体材猜中相变确实认性行为显着不同。

  图4展现了氧化铝纳米颗粒在298 K下的构成进程和结构动摇。经过50帧/秒的原位透射电子显微镜调查，研讨者发现纳米颗粒在η相和θ相之间频频转化，且这种转化相同经过熔融态进行。与110 K下的行为相似，跟着纳米颗粒标准的增大，相变频率逐步下降，并在标准到达约12.5 nm²时中止相变。此外，经过统计剖析发现，η相和θ相的时刻份额（Th/Tq）在满足长的时刻内趋于安稳，标明该进程也契合遍历性原理。与110 K比较，298 K下的相变频率更高，且终究安稳在θ相，标明高温下纳米颗粒的相变动力学更快，且θ相在热力学上更为安稳。这些成果进一步证明了高外表能对纳米颗粒相变的主导作用，并提醒了温度对相变动力学和热力学安稳性的影响。

  图5对氧化铝纳米颗粒的相变进程进行了动力学和热力学剖析。研讨之后发现，η相与θ相之间的相变率常数（k）在110 K和298 K时分别为1.19 s⁻¹和7.27 s⁻¹，表现出显着的温度依赖性，但对电子剂量率（EDR）不灵敏，标明该进程首要由热能和高外表能驱动。经过Arrhenius方程剖析，得到相变的活化能（Eₐ）为2.62 kJ/mol，活化熵（ΔS‡）为-230 J/mol·K，活化吉布斯自由能（ΔG‡）为68.0 kJ/mol。这些参数标明，相变的速率约束进程是熔融态再结晶进程，且该进程首要受熵妨碍操控，而焓妨碍简直能忽略不计。此外，与Navrotsky的热力学数据比照发现，氧化铝纳米颗粒在约20 nm³体积时，熔融态与η相和θ相的焓值挨近，进一步支撑了高外表能对纳米颗粒相变的主导作用。这些定论提醒了纳米标准下相变的共同动力学和热力学特征，强调了在纳米资料研讨中考虑外表能和温度效应的重要性。

  该研讨经过研讨氧化铝纳米颗粒在块体Al(OH)3外表的η相到θ相改变，提醒了这种相变在纳米标准上表现出非确认性动力学特征。与块体中单向且保存晶格取向的相变不同，纳米颗粒的相变经过熔融态的遍历平衡产生，进程中晶格取向的回忆丢掉。该相变的动力学特征表现为对电子剂量率不灵敏，且具有较小的活化吉布斯自由能，标明其由高外表能驱动。这种非确认性动力学可能是块体晶体高外表能区域晶体成核的要害特征，挑战了传统依据微观剖析的相变观念，并强调了在从微观数据外推时需谨慎对待其原子机制的了解。